4 دقیقه
یک پیشرفت قابل‌حمل در اندازهگیری هورمون استرس
یک بیوسنسور تازه‌توسعه‌یافته که از پروتئینهای طراحیشده به‌صورت محاسباتی ساخته شده است، میتواند کورتیزول — هورمون اصلی استرس در بدن — را با حساسیتی در سطح آزمایشگاه تشخیص دهد و آن سیگنال را به خوانشی نوری قابل مشاهده تبدیل کند که دوربین گوشی هوشمند میتواند ثبت کند. کورتیزول فشار خون، متابولیسم و پاسخ‌های ایمنی را تنظیم میکند و سطوح غیرطبیعی کورتیزول با اختلالاتی از قبیل مشکلات غدد فوق‌کلیوی، استرس مزمن و افسردگی مرتبط است. در دسترس‌تر شدن اندازهگیری دقیق کورتیزول میتواند تشخیص و پایش این شرایط را بهبود بخشد.
یک بیوسنسور پیشگام که مبتنی بر طراحی پروتئین و دوربین‌های گوشی‌های هوشمند است، میتواند روش اندازهگیری هورمون استرس بدن، کورتیزول، را متحول کند و دقتی در سطح آزمایشگاه را به تست‌های نقطهمراقبت (point-of-care) بیاورد. اعتبار تصویر: Shutterstock
نحوه عملکرد حسگر: پروتئینهای مهندسیشده و گزارش‌دهی نورافشان
این حسگر با استفاده از طراحی محاسباتی پروتئین هدایت‌شده توسط هوش مصنوعی ساخته شده است تا پروتئینهای جدیدی را از پایه تولید کند، به‌جای اینکه از پروتئینهای طبیعی بازاستفاده کند. در حضور کورتیزول در حجم کمی از خون یا ادرار، دو مولفه پروتئینی مهندسیشده به یکدیگر جذب میشوند. نزدیکی این مولفه‌ها یک سیگنال نورافشان را فعال میکند: هرچه شدت نور بیشتر باشد، غلظت کورتیزول بالاتر است. یک مطالعه داوری‌شده در Journal of the American Chemical Society این حسگر را در کل بازه فیزیولوژیکِ مرتبط با سلامت انسان اعتبارسنجی کرده است.
آزمایشگاه اندی یِه، استادیار مهندسی بیومولکولی در UC Santa Cruz، بر طراحی مصنوعی پروتئین‌ها تمرکز دارد. اعتبار: Impact Creative برای UC Santa Cruz
اندی یِه نشان داد که یک دوربین معمولی گوشی هوشمند بههمراه یک اپ ساده میتواند خروجی نوری را کمی‌سازی کرده و آن را به مقدار هورمون تبدیل کند. از آنجا که خوانش به‌صورت اپتیکال است، این روش وابستگی به دستگاه‌های گرانقیمت آزمایشگاهی را از میان برمی‌دارد در حالی که حساسیت بالا و دامنه دینامیک وسیعی را حفظ میکند—توانایی گزارش کمی مقادیر پایین، طبیعی و بالای کورتیزول.
کاربرد در نقطهمراقبت، مزایا و چشم‌اندازهای آینده
تست مدنظر «مخلوط‌کن و خواندن» است — مشابه جریان کار بسیاری از تست‌های سریع آنتی‌ژن. یک قطره خون یا ادرار با محلول بیوسنسور مخلوط می‌شود، اجازه داده می‌شود واکنش انجام شود و سپس با گوشی عکس‌برداری می‌شود. نرمافزار شدت و رنگ نور را تفسیر میکند تا مقدار کورتیزول را تولید کند که مناسب پایش در کلینیک یا در منزل است. این تشخیص گرانیگاه کم‌هزینه و قابل‌حمل میتواند از مدیریت بیماری‌های مزمن، مطالعات فیزیولوژی استرس و توسعه داروهایی که نیاز به اندازه‌گیری‌های دقیق و مکرر هورمونی دارند، حمایت کند.
یِه اشاره میکند که «خروجی حسگر انتشار نور است، بنابراین در اصل می‌توانید فقط از تست با گوشی هوشمند عکس بگیرید»، که سازگاری این طراحی با محیطهای میدانی را برجسته میکند. تیم قصد دارد یکپارچه‌سازی دستگاه، مقاومت در برابر ماتریکس نمونه و مسیرهای مقرراتی را تصفیه کند تا به‌سمت استقرار بالینی حرکت کند.
نتیجه‌گیری
طراحی محاسباتی پروتئین همراه با تصویربرداری با گوشی هوشمند، مسیر عملی برای دمکراتیزه کردن تست‌های کورتیزول ارائه می‌دهد. با فراهم آوردن نتایجی کمی و قابل‌قیاس با آزمایشگاه در نقطهمراقبت، این بیوسنسور میتواند نحوه پایش سلامت مرتبط با استرس توسط پزشکان و افراد را تغییر دهد و پژوهش در اختلالاتی که به ناپایداری کورتیزول مربوط‌اند را تسریع کند.
منبع: scitechdaily
.avif)
نظرات